[发明专利]用于串联MTDC系统的双极高压/低压换流站

说明书

技术领域

本发明涉及MTDC(Multi-terminal Direct Current HVDC，多端直流输电)技术领域，且更具体地涉及双极换流站及其串联MTDC系统。

背景技术

HVDC通常是点对点输电系统。然而，对于电网公司来说，具有多于两个换流站的MTDC系统更具吸引力，原因如下：

1)对于由若干散布的发电厂组成的大量分布式能源或可再生能源的传输且同时确保接收端交流系统安全性来说，MTDC是成本高效的。

2)MTDC可实现大规模风-水电补偿系统。

3)HVDC的分接抽能可为沿线一些区域提供部分供电。

4)对于某些种类的MTDC(串联MTDC)，可缓解高海拔建造HVDC线路的挑战。

5)MTDC方案可降低建设初期投资。

当今有两种多端直流输电MTDC技术，即基于电网换相换流器的多端直流输电(LCC MTDC)和基于电压源换流器的多端直流输电(VSC MTDC)。

与VSC MTDC相比，LCC MTDC能够以低成本和低损耗实现高功率，然而LCC MTDC也继承了LCC HVDC的限制因素，例如高无功功率要求。

LCC MTDC(下文简称MTDC)可以是并联或串联系统。图1示出了一种简化的串联MTDC。

图1所示的简化的4终端串联MTDC具有2个整流换流站和2个逆变换流站。

通常，串联MTDC适用于分接抽能应用。此外，与并联MTDC相比，串联MTDC的功率流反向操作更加迅速。在某些应用中，串联MTDC的成本低于并联MTDC或两端HVDC，特别是当分散的终端相互距离不远时。然而，串联连接的换流站具有不同的电压水平，这为串联MTDC应用带来了挑战。以图1为例，换流站整流器2的电压绝缘等级高于换流站整流器1的电压绝缘等级。在串联MTDC的设计过程中需要考虑多个换流站的绝缘配合，以及直流电压测量点的部署。此外，由于多个终端的物理位置不同，串联MTDC的切断与接通以及后续的操作模式转换将比两端HVDC复杂的多。因此串联MTDC换流站的双极配置对于实现所需的操作模式以及操作模式之间的转换非常重要。

已有的双极配置解决方案，例如现有技术CN102082432A“级联换流站和级联多端高压直流(MTHVDC)输电系统”，提出了一种基于两端HVDC换流站的双极配置。在该现有技术中，低电压换流站的配置与已有的两端HVDC中换流站的双极配置没有不同之处，高电压换流站的配置包括直流平波电抗器，其布置于换流器阀的两端，在中压线路和中性母线之间并联的NBS，以及用于对直流平波电抗器和直流滤波器进行旁路的附加隔离开关。该现有技术中对高电压换流站的双极配置增大了操作复杂度。

在本发明中，提出了一种用于串联MTDC的新的双极配置方法，既可用于整流站又可用于逆变站。利用所提出的配置以及低电压换流站和高电压换流站之间的协同操作，可实现多种操作模式及模式间的转换。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种用于串联MTDC的双极配置，其可为整流站，也可为逆变站。利用所提供的配置和低电压换流站与高电压换流站之间的协同操作方法，可容易地实现多种操作模式及其转换。

基于本发明的一个方面，提供了一种用于串联MTDC的双极高电压换流站。该高电压换流站包括：两个极区，每个极区包括一阀组；连接至所述阀组的高电压侧的一个直流平波电抗器；一旁路隔离开关，一旁路开关和两个隔离开关；连接在低直流电压导线与低直流电压线路之间的线路隔离开关；一低直流电压导线，所述低直流电压导线的一端与所述极区的低电压侧相连接；所述低直流电压导线的另一端通过线路隔离开关与低压线路相连接；连接在中性区与处于所述极区的低压侧的低直流电压导线之间的中性母线开关；以及四个直流分压器，其中两个直流分压器经配置分别处于低直流电压线路；所述直流分压器中的另外两个直流分压器经配置分别处于高直流电压线路。

在本发明中，该高电压换流站进一步包括：在所述中性区中的金属回路转换断路器和中性母线接地开关。

基于本发明的一个优选实施例，所述中性母线开关经配置以执行高电压换流站的单级金属回路操作模式。

基于本发明的一个优选实施例，所述高电压换流站进一步包括两个直流滤波器，其中的每个直流滤波器连接在相应极区内的直流平波电抗器的一端与阀组的低电压侧之间。